Kraftfördelningar

Kraftfördelningar beskriver hur krafter som verkar på eller inom ett objekt fördelas över dess yta eller volym. De kan vara punktkrafter, fördelade krafter (till exempel jämnt eller varierat fördelade längs en kant eller längs en balk) eller vridmoment. Att förstå kraftfördelningar är grundläggande i statik, hållfasthetslära och konstruktionsteknik.

I statik används fri-kropp-diagram och villkoren för jämvikt: summan av krafterna i varje riktning ska vara noll och summan av momenten ska vara noll. Fördelningen bestäms ofta genom att analysera hur externa laster överförs via kontakter och fästen. Vanliga laster inkluderar punktlaster, jämnt fördelade laster w per längdenhet och varierande laster som triangulärt laddade områden.

Analys av kraftfördelningar sker ofta med fria kroppar och olika sektioneringsmetoder. För enklare konstruktioner används metoder som fri-kropp-analys; för balkar och byggnader används ofta metod för leder och sektioner. För komplexa geometrier och materialbeteenden används numeriska metoder som finita elementet-analys (FEA).

Exempelvis ger en helt enkelt stödjad balk med en jämnt fördelad last w en maximal böjningsmoment Mmax = wL^2/8 vid mitten av spannet; den totala belastningen är W = wL och en del av denna överförs till stödens reaktioner.

Användningar omfattar byggnads- och maskinkonstruktion, fordons- och flygindustri samt biomekanik där kraftfördelningar påverkar hållbarhet och funktion.